JPH094083A - 家屋の構造を利用した暖房システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中空の壁内をダクトとして利用するセントラ
ル暖房システムは、従来は外断熱工法又は外貼り工法と
呼ばれる断熱工法の建物にしか採用できなかったが、こ
れをグラスウールやロックウール等の断熱材を壁内に充
填する断熱工法の建物にも利用できるようにすることで
ある。 【構成】 間仕切り壁は全て床下、天井裏及び小屋裏と
連通させて空気循環回路を形成し、一部に垂れ壁状の仕
切りを設けた床下に放熱器を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、家屋の構造を利用し
た暖房システムに関する。この暖房システムは、床下に
放熱器を置き、床下と天井裏と小屋裏とを中空の間仕切
り壁等で連通させた空気循環回路内に暖気流を起こさせ
て建物全体を均一に暖めようとするものである。外周壁
の壁内空間を必ずしも利用する必要がないために、最も
広く普及しているグラスウール断熱工法にも対応するこ
とができる。

【０００２】

【従来の技術】出願人は、先に次のような家屋を提案
し、出願した。特願平１−９６０７４（特開平２−２７
５２３１）がそれであり、内容を以下に述べる。小屋裏
空間、居住空間、床下空間からなり、かつ、小屋裏空間
と床下空間を内壁、外壁間の壁内空間にて連通化した家
屋において、前記空間を囲んでいる屋根、外壁に断熱層
を形成するとともに、床下空間の土間を土間断熱層上に
コンクリート層を積層し、かつ、該コンクリート層中に
熱媒体用パイプを埋設し、該熱媒体用パイプ内に熱媒体
を通す土間暖房部とし、また前記内壁の窓下に壁内空間
と居住空間を結ぶ通気口を配し、かつ、前記居住空間の
少なくとも１ヶ所に排気口を配設し、該排気口と家屋内
に配した熱交換器とを連結することで、居住空間の空気
を熱交換器を介して外部へ放出し、一方、外部の空気を
熱交換器を介して床下空間へ放出するようにし、かつ、
床下空間に開閉機構を有する床下換気口を形成している
ことを特徴とする家屋である。そこに提案した家屋は、
床面及び内壁を介して室内を温め、窓下において壁内空
間を上昇する空気を直接室内に入れることにより、温度
むらを防止し効果的な暖房を可能とするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この特開平２
−２７５２３１号公報に示す家屋には次の問題点があ
る。 （イ）小屋裏と床下とを、外周壁の壁内空間で連通させ
るために、従来グラスウールを使用できず、発泡プラス
チック系断熱材の外貼り工法を採用してきた。グラスウ
ールを詰め込んだ壁内には、連通のための充分な空間を
確保することができないからである。断熱材としては安
価なために現在最も普及しているグラスウールを採用で
きないことは、一番の問題点である。

【０００４】（ロ）床下に設けたコンクリート層を放熱
部としていることの問題点として、コンクリート層の容
積比熱が大きいために、暖房運転の入、切に対する反応
が遅いということがある。太陽が昇って外気の温度がぐ
んぐん上昇するような場合に、暖房運転を止めてもコン
クリート層の温度が直ぐには下がらずに放熱をし続ける
ため、室内温度が上がり過ぎて窓を開けなければならな
くなり、燃料を無駄に消費することになる。また、この
逆もある。

【０００５】（ハ）家屋の内部で発生するラドンや揮発
性有機化合物等による室内空気汚染が住人の健康に及ぼ
す悪影響を心配する声がある。はっきりとしたことはま
だ分かっていないので一概に結論づけることはできない
が、使用される建材の種類によっては、新鮮な外気を一
旦空気循環回路で対流させた後に室内換気に用いること
は避けた方がよいと考えられる場合もある。

【０００６】この発明が解決しようとする課題は、以上
の問題点を解決するにはどのような手段を講じればよい
かという点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために、この発明では次に説明するような手段を提案
する。 （ａ）床下換気口を持たない断熱構造の基礎と、床下防
湿措置を講じた土間と、断熱材の種類に応じて防湿措置
を講じた屋根及び外壁と、中空の間仕切り壁等とで構成
され、少なくとも住宅新省エネルギー基準に示される基
準を満たす断熱性能と気密性能とを持った家屋におい
て、床下と天井裏と小屋裏とを中空の間仕切り壁等で連
通させた閉じた空気循環回路を形成し、床下にフィンチ
ューブ、コンベクター、ラジエーター、電気式蓄熱暖房
器又は非開放型ストーブ等の放熱器を設置することを要
旨とする。

【０００８】（ｂ）前記（ａ）記載の家屋の構造を利用
した暖房システムを備えた家屋において、外気取り入れ
口より導入した外気を一旦床下に放出したのち、空気循
環回路内を経由して室内へ給気することを特徴とする第
３種換気法による換気システムを併設することを要旨と
する。

【０００９】（ｃ）前記（ａ）記載の家屋の構造を利用
した暖房システムを備えた家屋において、空気循環回路
内及び室内へそれぞれ同時に給排気することを特徴とす
る第１種換気法による換気システムを併設することを要
旨とする。

【００１０】（ｄ）前記（ａ）記載の家屋の構造を利用
した暖房システムを備えた家屋において、間仕切り壁近
傍の床下に、垂れ壁状の仕切りを設けることを要旨とす
る。

【００１１】

【作用】始めに、冬季等の暖房運転時における作用に付
いて説明する。放熱器で温められた床下の空気には浮力
が生じて、前記空気循環回路内には空気の自然対流が起
きる。このとき、放熱器の位置や部位毎の躯体構造の違
いにより浮力の大きさは一様ではなく、浮力の大きい部
位の間仕切り壁内には上昇気流が生じ、他の部位には下
降気流が生じるために、対流は大回りの対流、すなわち
気流となる。一般的な間取りの家屋においては、気流が
スムーズに流れるのに充分なだけの間仕切り壁の壁内空
間を確保することは可能であり、本発明の実施例におい
ては、気流の量は１時間当たり１５００ｍ^３から多いと
きには３０００ｍ^３にも達しており、これは家屋全体を
均一に温めるのに必要な熱を運ぶ熱媒体として、充分か
つ適当な量である。このように、床下で温められた空気
が空気循環回路内を回りながら床板、内壁及び天井を通
して室内を温めてゆくので、比較的低い温度でむらのな
い暖房が可能となる。

【００１２】この暖房システムに、請求項２記載の第３
種換気法による換気システムを併設した場合には、室内
の汚れた空気は屋内排気口から換気扇を経て屋外へ排気
され、排気された分だけ新鮮な外気が給気ダクトを通っ
て床下に流入し、温められた後に空気循環回路を経て給
気口から室内へ供給される。このために、冷たい外気が
直接室内に浸入しないので室内の温熱環境を乱されるこ
とがない。

【００１３】請求項３記載の第１種換気法による換気シ
ステムを併設した場合には、室内の汚れた空気は屋内排
気口から熱交換換気扇を経て屋外へ排気され、新鮮な外
気は熱交換換気扇で予熱された上で給気口から直接に各
室内へ供給される。

【００１４】次に、夏季等の非暖房運転時における作用
に付いて説明する。空気循環回路内には、日射や生活排
熱の影響を受けて、暖房運転時と比べれば遙かに小さい
が、しかし一様ではない空気の密度の差が生じるため
に、常に空気の動きがある。また、請求項２又は請求項
３記載の換気システムの働きによって、空気循環回路内
には絶えず新鮮な外気が供給されているので、常に躯体
は隅々まで乾燥した健全な状態に保たれる。

【００１５】

【実施例】以下に図面を用いて、本発明の実施例を詳細
に説明する。図中の矢印は空気の流れを示すものであ
る。

【００１６】実施例１ 図１は、本発明の家屋の構造を利用した暖房システムの
説明図である。屋根１及び外周壁２には、グラスウール
等の断熱材による断熱層３を形成し、断熱層３の外側に
は除湿のための通気層４を設け、室内側にはポリエチレ
ンフィルム等の防湿フィルムによる防湿層５を設ける。
土間６には、ポリエチレンフィルム等の床下防湿フィル
ム７を全面に敷き、その上に発泡プラスチック系の土間
断熱材８を敷き詰め、更にその上にコンクリート９を打
設する。外周基礎１０には屋内側片面又は両面に、そし
て間仕切り基礎１１には両面に、それぞれ発泡プラスチ
ック系の基礎断熱材１２を貼り付ける。また、開口部２
４には断熱サッシを用いる。以上の構造を基本として、
少なくとも住宅新省エネルギー基準に示される断熱性能
と気密性能に関する基準を満たすように設計施工する。

【００１７】次に、床下１３と天井裏１４と小屋裏１５
とを中空の間仕切り壁１６等で連通させた閉じた空気循
環回路２５を形成するための手段に付いて、図１及び図
３を用いて説明する。土台１７の上端と床板１８の下面
との間に少なくとも５ｃｍの間隔を開けるために、１階
床根太１９は土台１７及び大引き２０に掛け渡し、間仕
切り壁壁際の際根太２１は柱２２に密着させずに柱２２
と３乃至５ｃｍの間隔を開ける。間仕切り壁壁内への床
板１８の張り出し部分２３は、１ｃｍ以内に止める。２
階床組については図示しないが、２階根太は通常１階根
太の２倍の成があるので、成の半分を２階梁の上に渡り
腮に掛けるか、又は転び止めを施した上で掛け渡しとす
ることによって、２階床板の下面と２階梁の上端との間
隔を確保する。２階際根太については、間仕切り壁を塞
いで連通の妨げとなる場合に限り、柱と３乃至５ｃｍの
間隔を開けるようにする。叉、空気循環回路２５は、屋
外に対しては上記の通り気密な構造になっており、室内
に対しては大きな開口部を作らないよう、特に幅木下２
６等の隙間が生じやすい部位の設計施工に注意を払うこ
とにより、外部に閉じた回路となる。

【００１８】更に放熱部に付いて説明する。２７は放熱
器であり、フィンチューブ、コンベクター、ラジエータ
ー、電気式蓄熱暖房器又は非開放型ストーブ等を用いる
ことができる。熱をバランスよく分散し、かつスムーズ
な気流が生じるように配慮しながら、暖房負荷に見合っ
た能力の放熱器を１個乃至数個床下に設置する。熱をバ
ランスよく分散するとは、床下全体に熱を拡散すること
と、暖房負荷の大きい北側により多くの熱を供給するこ
とを意味し、スムーズな気流が生じるように配慮すると
は、上昇気流を起こさせる間仕切り壁近傍には下降気流
を起こさせる間仕切り壁近傍より多くの熱を供給できる
ようにすることを意味し、放熱器の能力の選択と設置位
置の計算とによってこの目的は達成できる。２８はコン
ベクター等の温水を熱媒体とする放熱器を採用した場合
に用いる温水ボイラーである。

【００１９】次に使用法及び作動に付いて説明する。放
熱器２７から立ち昇る熱せられた空気は、周囲に少しず
つ熱を奪われながら、床板１８の下面に沿って拡がって
ゆき、間仕切り壁１６の下に達するとそこから上へ上昇
しようと働く。空気循環回路２５は外部に閉じているの
で、上昇しようと働く力がどの場所においても等しい場
合には、全ての間仕切り壁の壁内で、小屋裏から下降し
ようとする重たい空気と床下から上昇しようとする軽い
空気とがぶつかり合うこととなり、小さな対流しか生ま
れず、熱媒体として必要な量の気流を得ることができな
い。しかし、本発明においては、設計の段階で上昇気流
の位置と下降気流の位置を決め、上昇気流の位置には下
降気流の位置よりも高温の空気が流入するように放熱器
を配置するので、間仕切り壁内には上昇気流か下降気流
の何れかが生じることとなり、対流は大回りの対流すな
わち気流となる。気流によって運ばれた熱は、床板１
８、内壁２９及び天井３０を通して室内を温める。気流
の大きさは家屋の構造や放熱量の大小等の要因によって
異なるが、一般的な間取りの家屋では１時間当たり１５
００ｍ^３から３０００ｍ^３にも達するとの結果を得てい
る。これまでのデータから平均的な数値を拾ってみる
と、東北地方の真冬、床下から間仕切り壁内を上昇する
空気の温度を３５℃程度にコントロールした場合、建物
の各部位に熱を渡した後にこの空気が再び床下に戻って
くるときには２２℃前後になっており、気流の量は１時
間当たり凡そ２０００ｍ^３である。このときの気流が運
んだ熱量を試算すると１時間当たり７３００ｋｃａｌと
なるが、この能力は高くも低くも任意に設計できるもの
であり、ここに提案する暖房システムは我が国のどのよ
うな地域にも対応できるものである。また、気密性能の
高い家屋では、機械による強制換気が欠かせない要件と
なるが、本発明による家屋の構造を利用した暖房システ
ムは、一般に採用されている換気方式であれば殆どどれ
と組み合わせてもよい

【００２０】実施例２ 図２は、上記実施例１に第３種換気法による換気システ
ムを併設し、間仕切り壁近傍の床下に垂れ壁状の仕切り
を設けた家屋の構造を利用した暖房システムの説明図で
ある。暖房に係わる基本部分に付いての説明は、実施例
１と重複するので省略する。３１は外気取り入れ口で外
周壁の他に屋根や外周基礎に設けてもよい。３２は給気
ダクトで一方を外気取り入れ口に接続し、他方を床下に
開放する。３３は空気循環回路と室内とが連通するよう
に床、間仕切り壁又は天井に開口した給気口、３４は給
排気が短絡しない位置に設けた屋内排気口である。３６
は換気扇であり、一方を排気ダクト３７を介して屋内排
気口３４と連結し、他方を別の排気ダクト３７により屋
外排気口３５と連結している。３８は間仕切り壁近傍の
床下に設けた垂れ壁状の仕切りであり、素材としては発
泡プラスチック系断熱材が加工性もよく利用しやすい
が、合板等を用いても差し支えない。

【００２１】次に使用法及び作動に付いて、図２及び図
４を用いて説明する。室内の汚れた空気は、換気扇３６
の働きによって屋内排気口３４から吸い込まれ、屋外排
気口３５から外へ排出される。室内から排気された分だ
け空気循環回路２５内の空気が、給気口３３から室内へ
流入し、同じ量の新鮮な外気が外気取り入れ口３１から
給気ダクト３２を通って床下１３へ導入される。冬季
等、床下へ導入された外気すなわち冷気は、暖房運転中
には放熱器で加熱され、暖房運転中断中には建物躯体等
から熱を貰った上で各室内へ給気されるので、室内の温
熱環境を乱すことがない。また、垂れ壁状の仕切り３８
の働きは、下降気流の勢いを増し、より確実に気流を作
ることにある。前述したように、放熱器２７から立ち昇
る熱せられた空気は、床板１８の下面に沿って拡がって
ゆき、大きな浮力を持った空気が床下１３の上部に集ま
る。下降気流を起こすべき間仕切り壁の真下に、この大
きな浮力を持った空気が浸入すると下降気流の勢いが削
がれ、気流の流れが悪くなる。下降気流を起こすべき間
仕切り壁近傍の床下に設けた垂れ壁状の仕切り３８は、
大きな浮力を持った空気の間仕切り壁への浸入を防ぎ、
より確実に気流を作る働きをするものである。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明の家屋の構造を
利用した暖房システムは、一般に利用されている簡単な
設備を使用するだけなので費用も安く、床下に放熱器を
置くために邪魔にならず、部屋が広く使え、全体に温度
むらがなく、広い面から受ける輻射熱で快適な暖かさを
感じ、さまざまな方式の換気方法と組み合わせても室内
の温熱環境を乱さないように設計することが可能であ
り、しかも、建物の隅々にまで常に新鮮な空気が供給さ
れるので土台や柱が傷まない等の効果をもたらすもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の家屋の構造を利用した暖房システムの
１実施例を示す説明図である。

【図２】本発明の家屋の構造を利用した暖房システムの
その他の実施例を示す説明図である。

【図３】本発明の家屋の構造を利用した暖房システムに
おける床組みを示す説明図である。

【図４】本発明の家屋の構造を利用した暖房システムに
おける床組みと、床下に設けた垂れ壁状の仕切りを示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 屋根 ２ 外周壁 ３ 断熱層 ４ 除湿のための通気層 ５ 防湿層 ６ 土間 ７ 床下防湿フィルム ８ 土間断熱材 ９ コンクリート １０ 外周基礎 １１ 間仕切り基礎 １２ 基礎断熱材 １３ 床下 １４ 天井裏 １５ 小屋裏 １６ 間仕切り壁 １７ 土台 １８ 床板 １９ １階床根太 ２０ 大引き ２１ 際根太 ２２ 柱 ２３ 間仕切り壁壁内への床板の張り出し部分 ２４ 開口部 ２５ 空気循環回路 ２６ 幅木下 ２７ 放熱器 ２８ 温水ボイラー ２９ 内壁 ３０ 天井 ３１ 外気取り入れ口 ３２ 給気ダクト ３３ 給気口 ３４ 屋内排気口 ３５ 屋外排気口 ３６ 換気扇 ３７ 排気ダクト ３８ 垂れ壁状の仕切り

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床下換気口を持たない断熱構造の基礎
   と、床下防湿措置を講じた断熱構造の土間と、断熱材の
   種類に応じて防湿措置を講じた断熱構造の屋根及び外周
   壁と、中空の間仕切り壁等とから構成され、少なくとも
   住宅新省エネルギー基準に示される基準を満たす断熱性
   能と気密性能とを持った家屋において、床下と天井裏と
   小屋裏とを中空の間仕切り壁等で連通させた閉じた空気
   循環回路を形成し、床下に放熱器を設置したことを特徴
   とする、家屋の構造を利用した暖房システム。
2. 【請求項２】 次の各部分で構成する第３種換気法によ
   る換気システムを備えた、請求項１記載の家屋の構造を
   利用した暖房システム。 （イ）屋根、外周壁又は外周基礎に設けた外気取り入れ
   口。 （ロ）一方を外気取り入れ口に接続し、他方を床下に開
   放した給気ダクト。 （ハ）空気循環回路と室内とが連通するように床、間仕
   切り壁又は天井に開口した給気口。 （ニ）床、壁又は天井の、給排気が短絡しない位置に設
   けた屋内排気口。 （ホ）屋根、外周壁又は外周基礎の、給排気が短絡しな
   い位置に設けた屋外排気口。 （ヘ）換気扇。 （ト）屋内排気口と換気扇の吸い込み側とを連結し、換
   気扇の吹き出し側と屋外排気口とを連結した排気ダク
   ト。
3. 【請求項３】 次の各部分で構成する第１種換気法によ
   る換気システムを備えた、請求項１記載の家屋の構造を
   利用した暖房システム。 （イ）屋根、外周壁又は外周基礎に設けた外気取り入れ
   口。 （ロ）屋根、外周壁又は外周基礎の、給排気が短絡しな
   い位置に設けた屋外排気口。 （ハ）空気循環回路内及び床、壁又は天井に設けた給気
   口。 （ニ）空気循環回路内及び床、壁又は天井の、給排気が
   短絡しない位置に設けた屋内排気口。 （ホ）熱交換型換気扇。 （ヘ）外気取り入れ口、給気口、屋内排気口及び屋外排
   気口を熱交換型換気扇と連結したダクト。
4. 【請求項４】 間仕切り壁近傍の床下に、垂れ壁状の仕
   切りを設けた請求項１、請求項２又は請求項３記載の家
   屋の構造を利用した暖房システム。